RFI-Filter sind eine Schlüsselkomponente zur Lösung hochfrequenter elektromagnetischer Störungen (EMI), die insbesondere bei Hochleistungs- und Hochfrequenzgeräten unverzichtbar sind, wie z. B. Industrieladegeräte .

Industrielle Ladegeräte sind häufig komplexen elektromagnetischen Umgebungen ausgesetzt: Schnelles Schalten von Schaltnetzteilen, Hochstromimpulse und der Parallelbetrieb mehrerer Geräte erzeugen hochfrequentes Rauschen, das nicht nur die Ladeeffizienz beeinträchtigt, sondern auch empfindliche Schaltkreise beschädigen kann.

Zu den Anwendungsszenarien von RFI-Filtern gehören hauptsächlich:

Stromeingang: Unterdrückt Gleichtakt- und Gegentaktstörungen im Stromnetz und verhindert, dass externe Störungen über die Stromleitung in die Geräte eindringen.

Signalübertragungsport: Schützen Sie Kommunikationsmodule (wie CAN-Bus oder WLAN-Modul) vor hochfrequenten Strahlungsstörungen, um die Stabilität der Datenübertragung zu gewährleisten.

Kapitel 2: Quellen von RFI-Hochfrequenzstörungen

Die Hauptursachen für HF-Störungen in Industrieladegeräten können in zwei Kategorien unterteilt werden: intern erzeugt und extern eingekoppelt:

Hochfrequenzschalten von Leistungsbauelementen: Im Schaltvorgang von IGBTs, MOSFETs und anderen Leistungsbauelementen (die Frequenz kann bis zu 100 kHz oder mehr betragen) entstehen durch vorübergehende Spannungs-/Stromänderungen Hochfrequenzharmonische aufgrund der parasitären Induktivität. Beispielsweise überschreitet die Stromänderungsrate (di/dt) des IGBT einer 800-V-Hochspannungs-Schnellladesäule im ausgeschalteten Zustand 10 A/ns, was zu Breitbandstörungen im Frequenzbereich von 30 MHz bis 1 GHz führt. Diese Art von Störungen breitet sich über Leitungspfade (z. B. Stromleitungen) oder Strahlungspfade (z. B. parasitäre kapazitive Kopplung von Kabeln) aus und erfordert den Einsatz von durchdringenden Kondensatorfiltern zum Blockieren der Hochfrequenzschleife.

Elektromagnetische Strahlungskopplung: Langstreckenkabel (>3 Meter) bilden bei hohen Frequenzen einen Antenneneffekt, empfangen externe HF-Signale (z. B. 5G-Basisstationen, Wi-Fi-Geräte im 2,4-GHz-Band) oder strahlen

internes Rauschen. In industriellen Umgebungen können drahtlose Kommunikationsmodule benachbarter Geräte (z. B. Bluetooth, ZigBee) gegenseitige Störungen verursachen.

Defekte im Erdungssystem: Eine zu hohe Erdungsimpedanz (> 0,1 Ω) oder falsch ausgelegte Erdungsschleifen führen dazu, dass Gleichtaktstörungen über die Erde geleitet werden. Beispielsweise erhöhen nicht angeflanschte Filter aus verzinktem Stahl durch Oxidation der Kontaktoberfläche die Impedanz deutlich, wodurch hochfrequente Störungen entweichen können.

Kapitel 3: Gefahrenvermeidung, Wartung und Inspektion

I. Wichtige Maßnahmen zur Vermeidung von HF-Interferenzen

Quellenunterdrückung

Fügen Sie den Leistungsgeräten Pufferschaltungen (z. B. RC-Absorptionsnetzwerke) hinzu, um di/dt und dv/dt im Schaltvorgang zu reduzieren und die Entstehung hochfrequenter Harmonischer zu verringern. Verwenden Sie geschirmte Kabel (Schirmabdeckung ≥ 85 %) und magnetische Ringdrosseln, um den Kopplungspfad abgestrahlter Störungen zu blockieren.

Art der Filtersystemoptimierung:

Leitungsgebundene Störungen unter 30 MHz: Verwenden Sie vorrangig π-Filter (Einfügungsdämpfung ≥ 40 dB).

Abgestrahlte Störungen über 1 GHz: Verwenden Sie Durchführungsfilter mit Metallhohlraum (z. B. TDK BFC-Serie).

Sorgen Sie für eine Anpassung der Filterimpedanz, z. B. ein C-Typ-Filter mit hoher Impedanz und einer Quellenanpassung, ein L-Typ-Filter mit niedriger Impedanz.

II. Wartungspunkte

Überprüfung des physikalischen Zustands: Überprüfen Sie monatlich die Kontaktimpedanz zwischen Filtergehäuse und Montageplatte (Zielwert < 5 mΩ) und verwenden Sie interne Zahnscheiben, um Oxidation zu vermeiden. Reinigen Sie bei hohen Temperaturen die Filterkühlöffnungen regelmäßig, um Staubansammlungen zu vermeiden, die zu einem übermäßigen Temperaturanstieg (> 85 °C) führen können.

Prüfung der elektrischen Leistung: Verwenden Sie einen Spektrumanalysator, um den Einfügungsverlust vierteljährlich zu messen: Im Band von 500 MHz bis 2 GHz sollte der Filter ausgetauscht werden, wenn der Verlustwert um mehr als 3 dB sinkt.

Leckstromerkennung: Medizinische Geräte erfordern <5 μA, Industriegeräte erlauben ≤1 mA. Eine Überschreitung des Standards kann zu Stromschlägen oder Fehlfunktionen führen.

Fehlerbehebung und Reparatur

Häufige Fehler

Kernsättigung: Wenn der Nennstrom nicht ausreicht (z. B. wird ein 50-A-Filter in einem 80-A-System verwendet), verringert sich der Induktivitätswert, was zu niederfrequenten Störlecks führt. Die Leistungskapazität muss erhöht werden (1,5-fache Spitzenstromauswahl).